Meteorologiczne uwarunkowania koncentracji pyłu zawieszonego w powietrzu w Krakowie oraz próba określenia jego pochodzenia

Abstract

Przyczyny wysokich koncentracji pyłu zawieszonego (PM 10 i PM2,5) w Krakowie są zarówno naturalne jak i antropogeniczne, a jakość powietrza w Krakowie zależy w dużej mierze od powiązanych oddziaływań dwóch czynników – emisji zanieczyszczeń i warunków meteorologicznych. W pracy przedstawiono zróżnicowanie przestrzenne i czasowe koncentracji pyłu w Krakowie oraz jej zmiany na tle cyrkulacji atmosferycznej na podstawie klasyfikacji typów cyrkulacji Piotrowskiego (2009). Omówiono wpływ czynników meteorologicznych na występowanie epizodów wysokich koncentracji pyłu. Przeprowadzono analizę pojedynczych cząstek pyłu zanieczyszczającego powietrze (metodą SEM-EDS) w Krakowie oraz wstępnie rozpoznano pochodzenie cząstek pyłu. Interpretacje obszarów źródłowych cząstek przeprowadzono w oparciu o model HYSPLIT. Wykazano, że najważniejszymi czynnikami meteorologicznymi sprzyjającymi kumulacji zanieczyszczeń pyłowych w Krakowie są: niskie temperatury zimą i wysokie latem, inwersyjny rozkład temperatury ograniczający pionowy zasięg warstwy mieszania, niewielki poziomy gradient ciśnienia atmosferycznego, niewielka prędkość wiatru (poniżej 2 m/s) lub cisza. Analiza mikroskopowa pojedynczych cząstek pyłu wykazała że najliczniejszą grupę stanowiły pyły o średnicy poniżej 1 µm, a wśród nich stwierdzono istotny udział bardzo drobnych cząstek węglistych (nanocząstek).

The causes of high concentrations of particulate matter (PM10 and PM2.5) in Krakow are both natural and anthropogenic, but meteorological conditions are one of the main factors responsible for the occurrence of excessive dust concentrations. The aim of the study was to determine the meteorological conditions affecting the occurrence of high PMs concentration episodes in Krakow and the preliminary recognition of the origin of dust particles and their sources. The thesis presents spatial and temporal diversity of dust concentration in Krakow and its variability due to atmospheric circulation (based on classification of atmospheric circulation types developed by Piotrowski (2009)). The influence of meteorological factors on the occurrence of episodes of high dust concentrations was discussed. The analysis of individual dust particles (method SEM-EDS) in Krakow was carried out and the origin of dust particles was initially recognized. Interpretations of the particle source areas were based on the HYSPLIT model. The study showed that the most important meteorological factors affecting the accumulation of PM in Krakow were low temperature in winter and high maximum temperature in summer, temperature inversion, low pressure gradient and low wind speed (below 2 m/s). The analysis of individual particles showed that the largest group consisted of particulate matters with a diameter lower than 1 µm with significant participation of very fine soot particles.